WE7310
數(shù)顯式單片點焊機控制集成電路
使
用 說 明 書WE7310
是一種新型的、軟硬件相結(jié)合的點焊機同步控制芯片。它采用的硬件裸片為美國Microchip公司生產(chǎn)的PIC16C73A-04/SP微控制器。該芯片能完成程序設(shè)定、網(wǎng)壓檢測與補償、電磁閥控制、晶閘管移相及工作狀態(tài)顯示等主要任務(wù)；與SAA1064、24LC01B等芯片配合使用，能實現(xiàn)焊接參數(shù)的數(shù)字式調(diào)整、顯示及存儲。具有集成度高、功能齊全、使用方便、電路簡單、功耗低和抗干擾能力強等特點。并能根據(jù)用戶的需求對引腳的各項功能及參數(shù)進行調(diào)整。一、封裝形式和用途
WE7310
為28腳小型DIP封裝的單片集成電路。該芯片除了可以對加壓、焊接、行走、休止程序段的時間或周波數(shù)分別進行調(diào)節(jié)外，還可對焊接電流的大小進行調(diào)節(jié)。本芯片所支持的腳踏開關(guān)工作模式分別為多循環(huán)工作和單循環(huán)工作方式。焊接電流和焊接周期數(shù)的調(diào)節(jié)及顯示均采用數(shù)字式。二、引腳功能和使用方法
圖
1是WE7310的管腳排列圖。下面按照引腳的編號順序，對各腳的功能及使用方法進行詳細介紹。
1
、 MCLR：復(fù)位端。當該腳接低電平時芯片復(fù)位，平時接VDD。2
、 TSQU：預(yù)壓時間調(diào)整端。該時間是指當腳踏開關(guān)閉合后、從電極對工件加壓到開始焊接的時間間隔。當該端輸入電壓為0~5V時，對應(yīng)的預(yù)壓時間為0.1~4秒。3
、 TFOR：鍛壓時間調(diào)整端。當該端輸入電壓為0~5V時，對應(yīng)的鍛壓時間為0.1~4秒。4
、 TOFF：休止時間調(diào)整端。當該端輸入電壓為0~5V時，對應(yīng)的休止時間為0.1~4秒。5
、 FAI： 焊機功率因數(shù)調(diào)整端。該端輸入電平的高低，決定著芯片25腳輸出的移相脈沖的最大導(dǎo)通角。應(yīng)根據(jù)點焊機功率因數(shù)的高低，適當調(diào)整該端的輸入電平，以達到限制焊機最大導(dǎo)通角的目的。當焊機的功率因數(shù)較高時，該端應(yīng)輸入較高的電平，否則應(yīng)較低。該端輸入電平的范圍為0~5伏。6
、 NC：空腳未用。7
、 UNET： 電網(wǎng)電壓檢測端。該端的功能是對電網(wǎng)電壓進行檢測，以便對網(wǎng)壓進行補償。當網(wǎng)壓為額定值時，該端的輸入電壓應(yīng)為4V。8
、 VSS： 電源負極，也就是接地端。9
、 OSC1： 石英晶體接入端。10
、OSC2： 石英晶體接入端。11
、SWMOD： 腳踏開關(guān)工作模式選擇端。當該端置于高電平VDD時，腳踏開關(guān)閉合時焊機將按給定的參數(shù)循環(huán)地工作，直至腳踏開關(guān)斷開；當該端置于低電平VSS時，腳踏開關(guān)閉合后焊機將只工作一個循環(huán)。12
、IINC： 焊接電流調(diào)整端（電流增加）。當該端置于高電平VDD時，焊接電流的給定值將逐漸增加，其增加的相對值將通過數(shù)碼管顯示出來。平時該端應(yīng)置于低電平VSS。13
、IDEC： 焊接電流調(diào)整端（電流減�。�。當該端置于高電平VDD時，焊接電流的給定值將逐漸減小。14
、SCL： 串行總線時鐘端。15
、SDA：串行總線數(shù)據(jù)端。WE7307通過串行總線與數(shù)字顯示芯片SAA1064、存儲器24LC01B相連。SCL和SDA分別為該總線的時鐘端和數(shù)據(jù)端。16
、TINC： 焊接周波數(shù)調(diào)整端（周波數(shù)增加）。當該端置于高電平VDD時，給定的焊接周波數(shù)將逐漸增加。其數(shù)值由數(shù)碼管顯示。17
、TDEC：焊接周波數(shù)調(diào)整端（周波數(shù)減少）。當該端置于高電平VDD時，給定的焊接周波數(shù)將逐漸減少。其數(shù)值由數(shù)碼管顯示。18
、NC：空腳未用。19
、VSS： 電源負極，也就是接地端。與第8腳功能相同。20
、VDD： 電源正極，+5V。
21
、SYN： 同步信號輸入端。同步信號是由電源信號經(jīng)整流、鉗位及限幅后形成的幅值為+5V的梯形雙半波信號。同步信號的有效沿為下降沿。下降沿與后續(xù)的上升沿之間的間隔應(yīng)在0.8~1.2毫秒之間（圖2）。22
、FTSW：腳踏開關(guān)信號輸入端。當縫焊機的腳踏開關(guān)閉合時，該端應(yīng)有+5V的信號輸入。23
、SEL：電流變化方式選擇端。當該端輸入低電平時，焊接電流的通斷變化是瞬變的；當該端輸入高電平時，焊接電流的通斷是緩變的，焊接電流由零升至額定值及由額定值降至零的時間分別是焊接周波數(shù)的八分之一。24
、MVAL：電磁閥控制信號輸出端。用來控制電磁閥或其他加壓機構(gòu)的動作。當輸出高電平時，電磁閥上電，電極對工件加壓；當輸出低電平時，電磁閥掉電，撤消對工件的壓力。25
、ECON：晶閘管觸發(fā)信號輸出端。該端輸出寬度為1.2ms的+5V脈沖，用以觸發(fā)點焊機主回路的晶閘管，從而達到調(diào)節(jié)焊接電流的目的。輸出脈沖應(yīng)經(jīng)脈沖變壓器或光電耦合器與主電路隔離。26
、SSQU：預(yù)壓階段指示端。當進入預(yù)壓程序段時，該端輸出高電平，否則為低電平。27
、SWELD：焊接階段指示端。當進入焊接程序段時，該端輸出高電平，否則為低電平。28
、SFOR：鍛壓階段指示端。當進入鍛壓程序段時，該端輸出高電平，否則為低電平。三、技術(shù)性能
外接晶振： 4MHz
封裝形式： 小型DIP封裝，28腳
顯示器件： SAA1064
配用存儲器： 24LC01B
四、應(yīng)用實例
WE7310的管腳排列如圖1所示，其引腳功能前面已經(jīng)作了詳細的介紹。下面對照應(yīng)用實例，對WE7310使用中應(yīng)注意的若干問題進行分析和介紹。圖4是一應(yīng)用實例的電氣原理圖。
1、圖中W1、W2和W3分別為預(yù)壓時間、保持時間和休止時間調(diào)整電位器。當滑動端調(diào)至最上端時（即WE7310相應(yīng)輸入端的輸入電壓最高時）時間最長，約為4秒鐘；調(diào)至最下端時約為0.1秒。
2、圖中W4是功率因數(shù)調(diào)整電位器，其作用是限制導(dǎo)通角的調(diào)整范圍，使主電路中晶閘管的導(dǎo)通角不可過大，避免因主回路電感的作用而使得晶閘管半波導(dǎo)通的現(xiàn)象發(fā)生。在進行電路調(diào)整時，應(yīng)先將W4的滑動端置于最下端，焊接電流的給定值調(diào)至最大，然后將W4的滑動端緩緩向上調(diào)整，將其調(diào)整到合適的位置。W4的滑動端越向上移，F(xiàn)AI端的輸入電壓就越高，ECON端的輸出脈沖的控制角就越小，主電路晶閘管的導(dǎo)通角也就越大，其單向?qū)ú⒃斐奢^大直流分量的可能性也就越大。因此，W4的調(diào)整應(yīng)認真仔細地進行。否則，有可能損壞晶閘管。調(diào)整好的W4應(yīng)封固。
W4的調(diào)整原則是：應(yīng)確保在電網(wǎng)電壓最低、功率因數(shù)最小而焊接電流最大時，焊接變壓器的原邊，即主晶閘管電路中不得出現(xiàn)明顯的直流分量。
3、圖中W5是電網(wǎng)電壓取樣電位器。電網(wǎng)電壓經(jīng)變壓器T2降壓、整流橋B2整流和C7濾波后，通過W4取樣和光電耦合器GO 1的隔離，產(chǎn)生的網(wǎng)壓信號送至WE7310的UNET端。WE7310將網(wǎng)壓信號與基準網(wǎng)壓進行比較和運算，進而對ECON端輸出的移相脈沖進行控制，從而達到對電網(wǎng)電壓的波動進行補償?shù)哪康摹．旊娋W(wǎng)電壓為額定值時，應(yīng)調(diào)整W5使UNET端的電壓為4伏左右。
4、圖中LED1、LED2和LED3是發(fā)光二極管，分別為鍛壓、焊接和予壓階段的工作指示燈。
5、圖中S2和S3分別是焊接電流增、減按鈕。焊接電流的相對值由數(shù)碼管DIG1（十位）和DIG2（個位）顯示出來。這兩個數(shù)碼管顯示的范圍為0至99.5，共200檔。這里應(yīng)特別說明的是，小數(shù)位“.5
”是只用小數(shù)點表示的。6、圖中S4和S5是焊接周波數(shù)增、減按鈕。周波數(shù)由數(shù)碼管DIG3（十位）和GIG4（個位）顯示出來。
7、圖中S6是電流變化方式選擇開關(guān)。當S6關(guān)斷時，焊接電流在零和預(yù)置值之間的變化是瞬變的。也就是說，當進入焊接階段時，焊接電流將瞬間達到設(shè)定值；當進入鍛壓階段時，電流將瞬間變?yōu)榱恪?/p>
當S6閉合時，焊接電流的變化將是緩變的。在進入焊接階段之前和離開焊接階段之后將各增加一個小的時段，在這兩個小的時段里焊接電流在零和設(shè)定值之間線性地遞增或遞減。每個小的時段均為焊接周波數(shù)的八分之一。
8、圖中S7是點焊機的腳踏開關(guān)。當S7閉合時，光電耦合器GO 4將輸出一高電平至WE7310的FTSW端。
9、S1是腳踏開關(guān)工作模式選擇開關(guān)。當S1閉合時，腳踏開關(guān)S7一旦閉合，焊機將按照給定的參數(shù)及焊接模式連續(xù)工作下去，直至腳踏開關(guān)S7開啟。當S1開啟時，腳踏開關(guān)S7閉合后，無論其是否開啟，焊機將只運行一個工作循環(huán)。
10、WE7310的同步信號取自經(jīng)T2變壓、B2整流后的工頻雙半波信號。該信號經(jīng)D3底部鉗位、R23和WY2限幅，再經(jīng)GO 5隔離后送至WE7310的同步信號輸入端SYN。該信號既作為ECON輸出脈沖的同步信號，又作為焊接周波數(shù)的計數(shù)脈沖。
圖2是 WE7310的SYN端輸入的同步信號波形。這是一個100HZ的梯形波（50HZ的雙半波），其有效沿為下降沿。為了提高芯片的抗干擾能力，可靠地區(qū)分同步信號和干擾信號，該芯片要求同步信號的下降沿與上升沿的間隔應(yīng)大于0.8毫秒。應(yīng)用實例中的二極管D3的作用就是使梯形波的底部適當分開。調(diào)整電阻R22和R23即可改變兩個梯形波之間的間隔。但該間隔也不應(yīng)過大，過大會使得ECON端輸出的脈沖控制角變小。一般不應(yīng)大于1.2毫秒。
11、變壓器T1和T2可以合并為一個，但副邊應(yīng)為兩個獨立的繞組，且繞組間應(yīng)設(shè)置靜電隔離層，以抑制干擾信號。整流橋B1和B2的每個橋臂上，最好能各自并聯(lián)一個0.01μf的瓷片電容,以進一步提高系統(tǒng)的抗干擾能力。若不為數(shù)顯電路供電，變壓器的總?cè)萘?VA即可。但若同時為數(shù)顯電路供電，變壓器的總?cè)萘繎?yīng)為12VA。
12、圖中IC2是飛利浦公司的串行口專用LED顯示驅(qū)動電路SAA1064。除了電源線及地線以外，它與WE7310之間只有SCL和SDA兩根線相連。建議用戶將其電源與WE7310分開，使用變壓器上單獨繞組、整流器和穩(wěn)壓器。
13、WE7310的所有輸入端均不得懸空。因此，所有與開關(guān)相連的輸入端均應(yīng)接10KΩ左右的下拉電阻。
14、圖中GO 1應(yīng)選擇線性較好的光電耦合器，例如4N25。GO 4和GO 5則應(yīng)選擇電流傳輸比較大的光電耦合器，例如TIL117。
15、WE7310的ECON端是移相脈沖輸出端。該脈沖將與SYN端輸入的同步信號同步，其移相角將受焊接電流的給定值和UNET端檢測的電網(wǎng)電壓值的控制。該脈沖用來觸發(fā)點焊機主回路的雙向晶閘管或兩只反并聯(lián)的晶閘管，從而控制焊接電流的大小和通斷。該脈沖應(yīng)經(jīng)光電耦合器或脈沖變壓器隔離，必要時還應(yīng)進行功率放大。這部分電路用戶可根據(jù)自己的實際情況進行設(shè)計。如果采用光電耦合器 ，其輸出器件的耐壓應(yīng)符合要求。并采用相應(yīng)的保護措施和阻容吸收電路。為了簡化線路圖，圖中采用的是雙向晶閘管式光電耦合器。但我們建議用戶采用脈沖變壓器隔離。
16、WE7310的MVAL端是電磁閥控制信號輸出端。當進入加壓階段后，該端輸出高電平，以控制電磁閥對工件加壓。當進入停止階段后，該端輸出低電平，以控制電磁閥撤除對工件的壓力。該信號應(yīng)經(jīng)過適當隔離、放大后再去驅(qū)動電磁閥。
17、WE7310的OSC1和OSC2端應(yīng)接入4MHZ的石英晶體，在晶體兩端與地之間分別接入15至30pf的瓷片電容。
18、對于WE7310兩個輸出量，即ECON端的移相脈沖和MVAL端的電磁閥控制信號，用戶可根據(jù)被控電路及晶閘管主電路的實際情況進行技術(shù)處理。但不管采取什麼樣的措施，與被控電路之間進行隔離都是絕對必要的。
19、圖中IC3是Microchip公司生產(chǎn)的串行接口存儲器24LC01B。與SAA1064一樣，除電源線和地線以外，它與WE7307之間只需SCL和SDA兩根線相連。該芯片用來存儲經(jīng)最后一次調(diào)整的焊接電流相對值和焊接周波數(shù)。這些數(shù)據(jù)在掉電時不會丟失，開機時這些數(shù)據(jù)會自動調(diào)入WE7310。
20、圖3是當S1閉合時WE7310的工作時序圖。
21、圖4中除與同步信號有關(guān)的元件參數(shù)需做部分調(diào)整以外，其他元件參數(shù)基本不需調(diào)整。但有下列幾點注意事項：
產(chǎn)生同步信號的變壓器繞組，其輸出交流電壓有效值應(yīng)在7.5伏以上。其波形失真應(yīng)盡可能小。
WE7310的輸出信號最好經(jīng)放大后用脈沖變壓器隔離。
所有芯片的空腳，必須按圖4中接法連接，否則將無法正常工作。
IC1、IC2、IC3的SCL和SDA應(yīng)分別連接在一起，并通過上拉電阻R4和R11與VDD相連。
WE7310所用的4MHZ晶振質(zhì)量必須穩(wěn)定可靠。
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